Охрана подземных вод от радиоактивных загрязнений

Десорбция радиоактивных изотопов

При прогнозировании дальности распространения радио­активных продуктов деления тяжелых ядер необходимо учитывать не только сорбционную способность радиоизото­пов, но и их десорбцию. Особенно большое значение для прогнозирования приобретает десорбция при периодическом загрязнении водоносного горизонта радиоактивными веще­ствами.

Степень десорбции радиоактивных изотопов зависит в значительной степени от механизма поглощения отдель­ных радиоэлементов горной породой. Так, хорошо будут десорбировать радиоактивные изотопы тех элементов, кото­рые сорбируются породой по физико-химическому механиз­му поглощения. Кроме того, степень извлечения радиоактив­ных изотопов зависит от солевого состава раствора, а так­же природы катионов, присутствующих в десорбирующем растворе. МсНепгу (1956) установлена следующая после­довательность вытеснения радиостронция с почвы некото­рыми катионами:

Cs+ > NH4+ ^ К+ > Na+ > Li+

В. И. Спицын и В. В. Громов (1958), изучая вопросы десорбции радиостронция, установили, что катионы по их способности вытеснять стронций с монтмориллонита моле­но расположить в следующий ряд:

Ва2+ > Са2+ > Mg2+ > Н+ > NH4+ > К+ > Na+

Christenson и др. (1958), исследуя поглощение ллуто - ния-239, цезия-137 и стронция-90 туфом и последующую десорбцию их растворами солей кальция и магния, показа­ли, что плутоний-239 и цезий-137 прочно удерживаются туфом, в то время как етронций-90 легко десорбируется этими растворами.

Наряду с этими данными в литературе имеется несколь­ко работ (Roberts и др., 1961; Shulz и др., 1958; Squire, 1960), в которых отмечается, что при длительном загрязне­нии горных пород радиоактивными веществами стронций-90 может частично переходить из обменной формы в необмен­ную благодаря включению его в кристаллическую решетку присутствующих в породах глинистых минералов, фосфатов, сульфатов, карбонатов и других малорастворимых сое­динений. Необменный стронций «е извлекается из породы даже при обработке 6 N НС1, его можно обнаружить только при сплавлении породы с содой при 900° и последующем радиохимическом выделении его.

Amphlett и др. (1956) установили, что радиоцезий, погло­щенный почвой, может быть извлечен из нее только 3—6 N НС1. Этот факт говорит о том, что цезий в микроконцент­рациях прочно фиксируется почвой. Таким же путем радио­изотопы цезия поглощаются вермикулитом и иллитом, но на монтмориллоните цезий сорбируется ионообменно.

Некоторые данные по десорбции радиоизотопов получены В. И. Спицыным и др. (1958). Ими было найдено, что с су­глинка, поглотившего около 4 мг-экв цезия на 100 г грунта, было смыто только 11% от этого количества. На супеси было сорбировано 1,25 мг-экв цезия на 100 г породы. При последующей обработке супеси водой десорбировалось около 30% цезия.

При обработке грунтов, поглотивших радиоизотопы стронция, цезия, рутения, редкоземельных элементов, цир - копия и ниобия, щелочным раствором, содержащим 200 г/л азотнокислого натрия и 4—8 г/л гидроокиси натрия, часть радиоизотопов переходит в раствор, при этом с грунтов де - сорбируются в основном радиоизотопы стронция и рутения.

Vlamis и др. (1950) и В. М. Клечковский (1956) показа­ли, что цирконий и ниобий очень хорошо удерживаются глиной и почвой и не выщелачиваются нейтральными соля­ми и даже некоторыми активными реагентами, такими, как разбавленные соляная, серная и уксусная кислоты. Цирко­ний и ниобий хорошо выщелачиваются щавелевой и лимон­ной кислотами.

А. А. Титлянова (1962), изучая поведение цезия и руби­дия в почвах, установила, что процент десорбции цезия и рубидия зависит от поглощенного почвой количества этих элементов. Макроколичества цезия и рубидия (10 мг - экв/л) поглощались почвой ионообменно, поэтому десорби- ровались хорошо. С уменьшением концентрации приблизи­тельно на один порядок процент десорбции падал и оста­вался постоянным (для дерново-луговой почвы), у цезия до концентрации n - Ю-2 мг-экв/л на 100 г, а у рубидия до 3- Ю-4 мг-экв/100 г почвы. При этих концентрациях цезий и рубидий поглощаются почвой не только ионообменно, но и химически. При дальнейшем уменьшении концентрации до п • Ю-3 мг-экв/100 г почвы процент десорбции цезия опять резко снижался и оставался постоянным до концент­рации его в почве Ю-5 мг-экв/100 г. При этих концентра­циях цезий сорбировался специфически. При этом отмеча­лась связь между количеством «фиксированного» цезия и содержанием гумуса в почве. В прокаленной, лишенной гу­муса, почве процент десорбции оставался постоянным начи­ная с концентрации цезия, равной Ю-1 мг-экв/100 г почвы. Ю. А. Кокотов и др. (1962) исследовали влияние ряда солей, азотной кислоты и комплексообразователей на десорбцию церия-144 с почв. Было установлено, что наилучшими десор - бентами являются трилон Б, азотная кислота и лимоннокис­лый натрий.

Приведенные выше материалы по сорбции и по десорб­ции радиоизотопов показывают, что механизм поглощения горной породой радиоизотопов большей части исследован­ных элементов зависит от концентрации и химического со­стояния радиоизотопов в растворе, от химического состава растворов, от минералогического состава и сложения гор­ных пород, от содержания органических веществ в горных породах и ряда других факторов.